一種新型酒精發(fā)酵系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品加工領(lǐng)域，尤其涉及一種新型酒精發(fā)酵系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)葡萄酒企業(yè)用的酒精發(fā)酵罐大體分為三種，即自制的普通斜底罐、引進(jìn)技術(shù)制造的自動(dòng)溫控臥式旋轉(zhuǎn)罐和立式罐。在國(guó)外主要葡萄酒生產(chǎn)國(guó)，這三種類(lèi)型的酒精發(fā)酵罐也仍在使用。
[0003]斜底式酒精發(fā)酵罐的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低廉，對(duì)機(jī)械裝置依賴(lài)性較低，但其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。首先，是缺乏行之有效的浸提手段，盡管已經(jīng)做了種種改進(jìn)，結(jié)構(gòu)上的局限仍然存在。在發(fā)酵啟動(dòng)之初，由于葡萄漿中固體與液體尚未分離，沒(méi)有相應(yīng)的手段對(duì)果蔬實(shí)施攪動(dòng);在發(fā)酵過(guò)程中，有些罐雖配有流體反沖式旋轉(zhuǎn)噴頭，但由于與之配套的循環(huán)栗無(wú)防阻塞功能而需借助篦子，為此，流量的損失影響了皮蓋的噴淋效果及浸出物的流動(dòng)融合;另外，還有的在罐體上部裝壓板，這樣雖能夠使皮蓋進(jìn)入葡萄汁內(nèi)，但皮蓋由于完全沒(méi)有受到任何攪動(dòng)或沖擊，其浸出物也不能充分溶入酒液中。至于開(kāi)放式循環(huán)，雖可提高浸提效果，但過(guò)度氧化的危險(xiǎn)卻很難控制，其危害是不言而喻的。其次，葡萄籽不能根據(jù)需要提前分離排除，使得其內(nèi)含的收斂性丹寧較多地進(jìn)入酒體;再則，斜底發(fā)酵罐需要由人工在下人孔出渣，不但勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且皮渣內(nèi)酒汁收到污染和過(guò)度氧化問(wèn)題也會(huì)影響酒的質(zhì)量。
[0004]立式溫控發(fā)酵罐提供了發(fā)酵期間的自動(dòng)化溫度控制、移動(dòng)式和伸縮張合的電動(dòng)攪拌、循環(huán)噴淋、刮板出渣等作業(yè)條件，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，但其對(duì)果漿和皮蓋的粗魯機(jī)械作用會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的酒泥，開(kāi)放式的機(jī)械化排渣仍較麻煩和耗時(shí)。此外，它也無(wú)法早期分離葡萄籽，實(shí)現(xiàn)有選擇地浸提。立式溫控發(fā)酵罐目前的造價(jià)仍很高，運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用也不低。另外，由于內(nèi)部配有過(guò)多的機(jī)械裝置，該罐不適宜同時(shí)作為儲(chǔ)罐用。
[0005]臥式旋轉(zhuǎn)發(fā)酵罐具有很強(qiáng)的浸提能力，較高的生產(chǎn)效率，尤其適用于大宗葡萄酒的生產(chǎn)和加工調(diào)色用途。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，臥式發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的酒泥和收斂性較強(qiáng)的丹寧，給后期處理帶來(lái)麻煩。另外，封閉式發(fā)酵也容易使酒產(chǎn)生不愉快的氣味。該罐的造價(jià)昂貴，非一般企業(yè)所能承受。
[0006]國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2015-4-8公開(kāi)了一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?2014107729281名稱(chēng):一種葡萄酒發(fā)酵罐)公開(kāi)了一種葡萄酒發(fā)酵罐，該葡萄酒發(fā)酵罐解決了提前分離排出葡萄籽的問(wèn)題，有效利用二氧化碳實(shí)現(xiàn)皮渣的翻滾，提高了浸提能力，實(shí)現(xiàn)了酒液的上下循環(huán)、能夠最大限度的防止葡萄酒氧化及葡萄酒其他病害、且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)皮渣進(jìn)行噴淋和翻滾的動(dòng)作，同時(shí)方便操作人員的觀察。但是，也存在一些缺陷，酒精罐罐體較深，發(fā)酵后不易清洗;采用活塞桿促進(jìn)酒液循環(huán)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)活塞易受到酒精腐蝕，縮短活塞的使用壽命；且活塞長(zhǎng)期與酒液接觸，容易污染酒液。酒液循環(huán)過(guò)程中葡萄籽易堵塞中心通管上的噴淋孔，使得酒液循環(huán)效果降低，影響發(fā)酵效果。由于酒液的口感還和發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間有關(guān)系，本發(fā)明中控制溫度和發(fā)酵時(shí)間完全憑工人的經(jīng)驗(yàn)，這樣做對(duì)酒液口感影響較大，使得生產(chǎn)合格率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提供了一種浸提效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于操作、能夠精確控制發(fā)酵溫度和時(shí)間、發(fā)酵過(guò)程中對(duì)酒液污染少、發(fā)酵后易于清洗的新型酒精發(fā)酵系統(tǒng)及其使用方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
包括η臺(tái)酒精發(fā)酵罐，η > 2且η取整數(shù)，相鄰酒精發(fā)酵罐之間設(shè)有連接管道一，所述連接管道一的一端與前一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的上封頭相連，另一端連接后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的筒體；最后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐和第一臺(tái)酒精發(fā)酵罐之間設(shè)有連接管道二，所述連接管道二的一端連接最后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的上封頭，另一端連接第一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的筒體；
所述η臺(tái)酒精發(fā)酵之間形成循環(huán)系統(tǒng)；
所述連接管道上設(shè)有連通閥。
[0009]所述酒精發(fā)酵罐的上封頭上設(shè)有呼吸器、氣體壓力檢測(cè)裝置、進(jìn)料閥、安全閥和噴淋系統(tǒng)；
所述呼吸器上設(shè)有呼吸閥，用于在發(fā)酵開(kāi)始階段培養(yǎng)酵母菌；
所述氣體壓力檢測(cè)裝置用于監(jiān)測(cè)所述酒精發(fā)酵罐的壓力；
所述進(jìn)料閥用于在添加發(fā)酵物料；
所述安全閥用于在所述酒精發(fā)酵罐內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)保持罐體內(nèi)壓力恒定；
所述噴淋系統(tǒng)用于發(fā)酵完成后清洗發(fā)酵罐內(nèi)壁。
[0010]所述酒精發(fā)酵罐的底部設(shè)有出料閥、排放閥和壓力變送器，所述出料閥通過(guò)自吸式隔膜栗與果渣暫存罐相連；
所述排放閥用于在發(fā)酵過(guò)程中排放葡萄籽。
[0011]其特征在于，所述噴淋系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)式噴頭；
所述旋轉(zhuǎn)式噴頭通過(guò)管道與水源連接；
所述管道上設(shè)有噴淋閥，控制水源的通斷。
[0012]還包括智能控制系統(tǒng)，所述智能控制系統(tǒng)包括控制器、無(wú)線傳輸設(shè)備、有線傳輸設(shè)備、手持式控制器和遠(yuǎn)程控制中心；
所述控制器與所述連通閥、呼吸閥、氣體壓力檢測(cè)裝置、進(jìn)料閥、安全閥、壓力變送器、噴淋閥、排放閥和出料閥分別相連；
所述手持式控制器通過(guò)無(wú)線傳輸設(shè)備與所述控制器相連，接受手持式控制器發(fā)出的指令；
所述遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)有線傳輸設(shè)備與所述控制器相連，獲取所述酒精發(fā)酵罐的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
[0013]按如下步驟進(jìn)行，
1)打開(kāi)上封頭進(jìn)料閥對(duì)酒精發(fā)酵罐進(jìn)行進(jìn)料操作，待每臺(tái)發(fā)酵罐達(dá)到80%進(jìn)料量關(guān)閉進(jìn)料閥；
2)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送呼吸閥打開(kāi)指令，呼吸閥打開(kāi)，進(jìn)行酵母菌繁殖；
3)酵母菌繁殖一段時(shí)間后，手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送呼吸閥關(guān)閉指令，關(guān)閉呼吸閥，進(jìn)行厭氧發(fā)酵；
4)其中一臺(tái)酒精發(fā)酵罐需要翻滾皮帽時(shí)，通過(guò)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心向該臺(tái)酒精發(fā)酵罐的呼吸閥發(fā)送打開(kāi)指令，呼吸閥打開(kāi)；
5)根據(jù)另一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的氣體壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)的氣體壓力數(shù)據(jù)，在氣體壓力20.06MPa時(shí)，通過(guò)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送連通閥打開(kāi)指令，連通閥打開(kāi)，另一臺(tái)酒精發(fā)酵罐的氣體通過(guò)連接管道涌入需要翻滾皮帽的酒精發(fā)酵罐中，皮帽在強(qiáng)大的氣體壓力下翻滾；
6)需要排出葡萄籽時(shí)，通過(guò)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心向酒精發(fā)酵罐的排放閥發(fā)送打開(kāi)指令，排放閥打開(kāi)，排出葡萄籽；
7)發(fā)酵完成，通過(guò)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心向酒精發(fā)酵罐的出料閥發(fā)出打開(kāi)指令，出料閥打開(kāi)，皮渣通過(guò)自吸式隔膜栗排出；
8)清洗發(fā)酵罐，通過(guò)手持式控制器或遠(yuǎn)程控制中心向酒精發(fā)酵罐的噴淋閥發(fā)出打開(kāi)指令，噴淋閥打開(kāi)，同時(shí)，旋轉(zhuǎn)式噴頭向酒精發(fā)酵罐內(nèi)壁噴水，清洗內(nèi)壁，完畢。
[0014]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。采用智能控制系統(tǒng)，對(duì)發(fā)酵的溫度濕度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能控制。使?jié)穸取囟葘?duì)酒液口感的影響降至最低。采用氣體壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)發(fā)酵罐內(nèi)壓力，防止發(fā)酵過(guò)程中氣體壓力過(guò)高損壞發(fā)酵罐，提高了發(fā)酵罐的使用壽命，同時(shí)也避免了因發(fā)酵罐內(nèi)壓力過(guò)高而導(dǎo)致的安全事故，使得葡萄酒發(fā)酵擺脫以往只能靠人工經(jīng)驗(yàn)控制發(fā)進(jìn)程，出產(chǎn)葡萄酒質(zhì)量不穩(wěn)定的窘境，造價(jià)低，實(shí)用性強(qiáng)。
[0015]本發(fā)明采用至少兩個(gè)發(fā)酵罐相連，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要合理增減發(fā)酵罐的數(shù)量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。采用自吸式隔膜栗排出皮渣，酒液不會(huì)與空氣接觸，降低了發(fā)酵過(guò)程中酒液因空氣中雜菌混入導(dǎo)致變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也解決了酒液與空氣接觸導(dǎo)致酒液過(guò)度氧化的問(wèn)題。采用配有高壓水源的噴淋系統(tǒng)清洗內(nèi)壁，克服了發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵罐人工清洗不干凈，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0016]本發(fā)明不需要采用活塞就能實(shí)現(xiàn)酒液的循環(huán)，加快酒液與皮渣的溶合，避免了活塞與酒液接觸，污染酒液的弊端。罐體底部設(shè)有排出閥，能夠提前分離葡萄籽，避免葡萄籽中過(guò)多的收斂性單寧進(jìn)入酒液，提升了酒液口感。利用發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳作為天然動(dòng)力，迫使皮渣翻滾，促使皮渣和果汁溶液得到充分混合。提升了發(fā)酵時(shí)果汁與皮渣的浸提效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明的智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖中I是酒精發(fā)酵罐，2是連接管道一，101是上封頭，102是筒體，103是呼吸器，104是氣體壓力檢測(cè)裝置，105是安全閥，106是噴淋系統(tǒng)，107是出料閥，108是排放閥，109是壓力變送器，201是連通閥，202是連接管道二，1031是呼吸閥，1061旋轉(zhuǎn)式噴頭，1062是噴淋閥。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明如圖1-2所示，包括η臺(tái)(η取整數(shù)，η2 2)酒精發(fā)酵罐I，相鄰酒精發(fā)酵罐I之間設(shè)有連接管道一 2，所述連接管道一 2的一端與前一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I的上封頭相連，另一端連接后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I的筒體102(具體位置需要根據(jù)發(fā)酵物料的特性、產(chǎn)氣量等因素決定)。最后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I和第一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I之間設(shè)有連接管道二 202，所述連接管道二 202的一端連接最后一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I的上封頭，另一端連接第一臺(tái)酒精發(fā)酵罐I的筒體102(具體位置需要根據(jù)發(fā)酵物料的特性、產(chǎn)氣量等因素決定)。這樣，η臺(tái)酒精發(fā)酵之間形成一個(gè)氣體循環(huán)系統(tǒng)。連接管道一 2和連接管道二 202上設(shè)有連通閥201。氣體循環(huán)系統(tǒng)用于二氧化碳?xì)怏w的互通，利用氣體沖擊形成的強(qiáng)大天然動(dòng)力實(shí)現(xiàn)酒精發(fā)酵罐內(nèi)皮渣翻滾，提高浸提效率;連通閥201用于控制連接管道的通斷，使得發(fā)酵過(guò)程中酒精發(fā)酵罐處于密閉發(fā)酵狀態(tài)，保證發(fā)酵質(zhì)量。
[0019]酒精發(fā)酵罐I的上封頭101上設(shè)有呼吸器103、氣體壓力檢測(cè)裝置104、安全閥105和噴淋系統(tǒng)106。呼吸器103上設(shè)有呼吸閥1031，用于在發(fā)酵開(kāi)始階段培養(yǎng)酵母菌。氣體壓力檢測(cè)裝置104